有性生殖有什么优点?表面上,子代融合了双亲的遗传物质,可以有更大变异性,有利变异由于更能适应环境,可由遗传的作用在后代里得到积累和加强。如果您把这个写入到教科书中的答案看做是真理,那么您可能错了。因为“性使生物通过基因*获得优势”只是生物学的一个假说。
受精作用和有性生殖
有很多实验支持这个假说新西兰奥克兰大学和英国伦敦皇家学院的科学家联手在《自然》杂志上发表了一项研究论文,声称,有性繁殖的酵母能够比无性繁殖的酵母更快地适应环境的变化。正常酵母产生的孢子只含有一半的父辈染色体。这些孢子必须与其他孢子进行“交配”,从而将彼此的遗传信息结合在一起,产生新的酵母。
科学家们通过遗传手段改变酵母细胞,使其丧失有性繁殖的能力。两种新酵母都能正常生长。但是当研究人员改变两种细胞所处的培养液的温度、盐度,与无性繁殖的细胞株相比,有性繁殖的细胞株的生长速度要更快一些。
酵母菌在显微镜下形态展示
类似的研究报告果还有很多,似乎这些实验研究的事实证明了——性使生物通过基因*获得了优势。然而科学的结论却并不能因此而得出,因为如此下结论,就犯了一个科学上的常识性错误:预设假设,并选择对假设有力的证据证明之。
类似的实验再多,仍旧缺乏实验结果与理论假设之间因果性的严格证明,科学家们要想证明这个假说,需要设计更加严谨的实验,以弥补现有实验的不足。这种错误早在359年前,英国化学家,罗伯特·波义耳,在其著作《怀疑派化学家》中有过清晰的阐述,书中说:
“……那些言之凿凿的,似乎毫无怀疑余地的假说,一旦仔细分析就会对其真理性产生诸多疑问。那些人声称自己的理论是经过试验证明的,但实际上则恰恰相反,他们是先臆想了一套真理,然后再根据这套所谓的真理,试图用试验证明自己的推论的正当性……”
波义尔
也有很多事实不支持这个假说比如银杏树,雌雄异株,采用有性生殖,其染色体和人类一样,雄性由x、y染色体组成,而雌性则是两个x染色体。正因为如此,银杏在物种水平维持了较高水平的遗传变异,研究人员相信,银杏仍在继续进化。
2019年10月,浙江大学、中国科学院植物研究所和华大基因研究院的科学家通过5年的通力合作,在完成银杏首个基因组草图后,对全球545棵银杏大树进行基因组重测序,构建起迄今最大的银杏遗传数据库,为认识银杏的进化历史与进化潜力提供了重要信息。相关论文已经发表在《自然》杂志上。
银杏树
研究人员介绍,银杏被誉为植物王国的“活化石”,是世界上现存最古老的树种之一,现生银杏是古老的银杏家族唯一幸存的成员。论文第一作者、浙大生命科学学院副教授赵云鹏说,银杏树忠实保留着亿万年前祖先的模样,它们扇形带凹缺的叶片有时深裂为二,在化石里如此,现实中也是如此。
通过种群遗传结构和动态历史模拟分析,研究团队鉴定出银杏的4个古老遗传成分存在于中国的3个“避难所”:以浙江天目山为代表的东部,以贵州务川、重庆金佛山为代表的西南,以及以广东南雄、广西兴安为代表的南部。
大熊猫
在全球经历极端气候时,银杏树没有因为较高的变异产生新的变种适应下来,而是其物种的踪迹会逐渐收缩到这些避难所,等气候转好,它们又会重新向外面的天地生发。换句话说,采用有性生殖方式,有着高遗传变异水平的银杏树,并没有在极端气候下产生新变种。
考古生物学的化石证据表明,众多有性生殖的古生物出现了稳态,甚至是现存的物种也能证明稳态是铁的事实。与银杏树类似的一个例子是大熊猫,同样是有性生殖的它们,在上千万年间都没有出现较大的变化。有性生殖并没有使大熊猫随着环境变化演化成新的物种,反而它们成为最有可能灭绝的濒危动物。
生物大灭绝
有性生殖的优点是什么呢?如果说前面的例子还不够充分,那么生物进化史上的6次大灭绝事件就足以说明问题。普遍采用有性生殖方式的动物,是这几次大灭绝事件中的主角。有性生殖,并没有在残酷的环境变化中,表现出更强的适应性。相反,那些具备多种繁殖方式的植物和藻类等成为了大灭绝事件中,幸存下来最多的生物。
由此可见,有性生殖可以产生更多变异,从而适应自然选择的说法是错误的。那么,有性生殖的优点到底是什么呢?或者说,有性生殖最大的价值在哪里呢?答案是有性生殖将生物界推进到了文明时代。
1976年,道金斯在威廉斯等人工作的基础上,系统性地提出了“自私的基因”这一说法,这使得基因选择理论成为了风靡世界的生物学概念。在道金斯看来,进化的过程既不是群体之间的竞争,也不是个体之间的恩怨,而是基因之间的战斗故事。基因的目的只有一个,那就是不断地、更多地复制自己。
在此基础之上,生物在进化中形成了利己和利他的现象,即社会性。小到昆虫,比如蚂蚁、蜜蜂,大到很多哺乳动物,比如狮子、大象、鲸鱼、海豚等等,都存在着复杂的社会性群体行为,而社会性在哺乳动物中的存在,则最终导致了人类的诞生。
鲸鱼合作捕猎
结束语我们可以说,如果一定要问有性生殖有什么优点,仅仅从构建生物体的“砖瓦”,基因这个角度看过去,并没有什么明显的优势。在极端的环境变化面前,有性生殖脆弱得就像一张一弹就破的纸,相反,那些可以通过无性生殖的生物,却可以有更多的存活下来的机会。但有性生殖的最大贡献是,造就了我们人类的文明,让我们感受到丰富的情感生活,生活才有滋有味。
【参考资料】
1、赵肃清,李锋,孙远明. 银杏外种皮研究进展. 《 植物科学学报 》
2、史钧 其实你不懂进化论 世界图书出版有限公司
3、崔佳 生物进化史 中华工商联合出版社
4、李敏 生物进化密码 安徽人民出版社
5、道金斯 自私的基因 中信出版社
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